PERENCANAAN DAN PERANCANGAN JARINGAN IRIGASI CURAH (SPRINKLER) 1 IRIGASI CURAH : Pemberian air irigasi dengan cara menyemprotkan air ke udara dan menjatuhkannya di sekitar tanaman seperti hujan Dengan mengalirkan air bertekanan melalui orifice kecil atau nozzle 2 1
KESESUAIAN Hampir semua tanaman, kecuali padi dan yute Hampir semua jenis tanah, kecuali liat halus (f < 4mm/jam) 3 KELEBIHAN: a) Efisiensi cukup tinggi (± 75 %) b)tidak memerlukan perataan lahan (land grading). c) Menekan erosi. d) Pemupukan, herbisida dan fungisida dapat dilakukan bersama-sama dengan air irigasi. e) Biaya tenaga kerja untuk operasi < irigasi permukaan f) Mengurangi lahan yang tidak dapat ditanami g)tidak mengganggu operasi alat dan mesin pertanian. 4 2
KELEMAHAN : a) Pola penyebaran air dipengaruhi kecepatan angin (kec. angin < 13 km/jam) a) Air irigasi harus cukup bersih c) Investasi awal cukup tinggi tanaman dg nilai ekonomi tinggi d) Diperlukan tenaga penggerak untuk menekan air (0.5-10 kg/cm 2 ). 5 KLASIFIKASI A. Berdasarkan nozzle : a) Nozzle berputar (Rotating head) 6 3
b) Pipa berlubang (perporated pipe) 7 B. Berdasarkan portability : a) Portable 8 4
b) Semi portable : pompa tetap, lainnya portable 9 c) Semi permanent : pompa dan pipa utama tetap 10 5
d) Solid set : pompa, pipa utama dan pipa subutama tetap, pipa lateral dipindah pd musim lain 11 e) Permanent : semua unit tetap 12 6
KOMPONEN 1. Pompa air 2. Pipa utama 3. Pipa lateral 4. Sprinkler head 5. Komponen lain: a) Saringan b) Pompa boster c) Katup sadap d) Katup pengontrol aliran e) Katup pengaman f) Tangki injeksi 13 1. Pompa air Mengangkat dan memberi tekanan Centrifugal atau turbin Tekanan 0.5 10 kg/cm 2 (bar) Tenaga penggerak : - motor bakar - motor listrik 14 7
2. Pipa utama Besi, galvanis, semen, PVC (pralon), alumunium Ditanam atau dipermukaan tanah Permanen atau portable 15 3. Pipa lateral Besi, galvanis, semen, PVC (pralon), alumunium Ditanam atau dipermukaan tanah Permanen, dipindah secara periodik atau kontinu (center pivot, wheeled) 16 8
Wheeled Center pivot Asep Sapei 17 4. Pipa riser Utk memasang sprinkler head Besi, galvanis, PVC (pralon), alumunium 18 9
5. Sprinkler head Alat utk menyemprotkan air Karakteristik - Tekanan 0.5 10 kg/cm 2 (bar) - Diameter pembasahan antara 6 140 m - Kecepatan putar 0.5 1 rpm - Spasi 9 100 m - Debit 0.2 50 lt/det. 19 6. Komponen lain Saringan Kolam pengendapan Pompa buster Katup sadap (pada lateral) Katup pengontrol aliran (pada pipa riser) Katup pengaman Tangki injeksi Dll 20 10
SPRINKLER HEAD single nozzle sprinkler pop up sprinkler giant sprinkler two nozzle sprinkler 21 22 11
23 LAJU APLIKASI(application rate), Laju siraman dari sekelompok sprinkler Tergantung : ukuran nozzle, tekanan operasional, spasi antar sprinkler, dan arah serta kecepatan angin Harus lebih kecil dari laju infiltrasi tanah Diameter nozzle (mm) Tekanan (bar) Diameter basah (m) Debit (m 3 /jam) Laju aplikasi (mm/jam) untuk spasing (m) 18 x 18 18 x 24 24 x 24 4 3,0 29 1,02 3,2 5 3,0 32 1,67 5,2 3,8 6 3,0 35 2,44 7,5 5,7 4,2 8 4,0 43 4,96 15,3 11,4 8,6 10 4,5 48 8,13 25,1 18,9 14,0 24 12
SEBARAN AIR Umumnya terbanyak berada di dekat sprinkler dan berkurang ke arah ujung. Pola sebaran berbentuk segitiga 25 Spasi sprinkler (kondisi normal) : 65 % dari diameter basah 26 13
Pengaruh angin Kecepatan angin (km/jam) Spasi dari diameter basah Spasi Spasi sepanjang sepanjang lateral pipa utama 0 50 % 65 % 1-6 45 % 60 % 7-12 40 % 50 % > 12 30 % 30 % 27 Keseragaman Sebaran Air Dinyatakan dg Koefisien Keseragaman (Uniformity coefficient, CU) Cu yg baik ± 85 % Perhitungan CU : 1. Wilcox dan Swailes S U = 100 1 x U: koefisien keseragaman distribusi, persen S: Standar deviasi, cc x : rata-rata volume air, cc S/x: koefisien variasi, Cv 28 14
2. Hart UCH: koefisien keseragaman distribusi, persen 3. Karmeli UCL: koefisien keseragaman linier b: kemiringan kurva regresi 4. Merrian dan Keller S UCH = 100 1. 0 0. 8 x UCL = 1 0. 25b rata rata dari DU = seperempat kedalaman terendah rata - rata kedalaman x100 DU: keseragaman distribusi 29 5. Christiansen Xi x CU = 100 1. 0 X i CU: koefisien keseragaman, persen Xi : kedalaman air di wadah ke i, mm Hubungan CU dan DU CU 100 0. 63 100 DU 100 1. 59 100 ( DU ) ( CU ) 30 15
Pengaruh Nilai CU 31 Pengukuran Cu o menggunakan wadah-wadah o jarak 1 atau 2 m o air yg tertampung selama periode waktu tertentu diukur (a) (b) (c) 32 16
33 CONTOH Data pengukuran distribusi penyemprotan (mm) sebagai berikut: S 8.9 7.6 6.6 S 8.1 7.6 9.9 10.2 8.3 8.9 9.1 9.1 9.4 8.9 9.4 7.9 9.1 8.6 9.1 S 7.9 6.6 6.8 S Xi = 178 mm x = 8.48 mm X i x = 17.4 mm 17. 4 maka CU = 100 1 = 90. 23 % 178 34 17
EFISIENSI Kedalaman aplikasi VS luas (a) (b) 35 o Efisiensi distribusi, DE kedalaman minimal yang dibutuhkan 100G DE = x100 = x100% rata - rata kedalaman A + B o Efisiensi penyimpanan, E E = A B kedalaman perkolasi = 1 = 100 100 % A + B A + B kedalaman pemberian o Efisiensi Penggunaan Air, Eap E ap = DEx Re xoe Re: proporsi air yg sampai ke permukaan tanah Oe : proporsi air efektif karena kehilangan dalam bentuk lain, dpt diasumsikan = 1 36 18
Asep Sapei 37 KEBUTUHAN AIR IRIGASI Air tersedia : kapasitas lapangan titik layu permanen No Tekstur tanah Air tersedia Selang (mm/m) Rata-rata (mm/m) 1 2 3 4 5 6 7 Tekstur sangat kasar pasir sangat kasar Tekstur kasar pasir kasar, pasir halus dan pasir berlempung Tekstur agak kasar lempung berpasir Tekstur sedang lempung berpasir sangat halus, lempung dan lempung berdebu Tekstur agak halus lempung berliat, lempung liat berdebu dan lempung liat berpasir Tekstur halus liat berpasir, liat berdebu dan liat Gambut 33 62 62 104 104 145 125 192 145 208 133 208 167-250 42 83 125 167 183 192 208 38 19
MAD : defisit air yang dibolehkan MAD (%) 25 40 Tanaman dan kedalaman akar Perakaran dangkal, tanaman sayuran dan buah-buahan bernilai tinggi 40 50 Buah-buahan 1), perdu, berri dan tanaman dalam baris dengan perakaran sedang 50 Tanaman pakan, tanaman biji-bijian dan tanaman baris dengan perakaran dalam 39 Air irigasi yang dibutuhkan, dx (mm) d x = MAD W 100 a Z Wa : air tanah tersedia, mm/m Z : kedalaman perakaran, m Interval irigasi, f (hari) f = dn/ud dn : kebutuhan air irigasi bersih = dx + kehilangan, mm Ud : kebutuhan air tanaman, mm/hari 40 20
Laju pemberian air laju infiltrasi I = 60Q /( S e xsl ) I: laju pemberian air mm/mnt Q : debit curahan sprinkler, l/mnt Se : spasi sepanjang lateral, m, Sl : spasi antar lateral, m. No 1 2 3 4 5 6 7 Tekstur dan profil tanah Pasir kasar sampai 2 m Pasir kasar di atas tanah yang lebih padat Lempung berpasir ringan sampai 2 m Lempung berpasir ringan di atas tanah yang lebih padat Lempung berdebu sampai 2 m Lempung berdebu di atas tanah yang lebih padat Liat berat atau lempung berliat Laju (cm/jam) pada kemiringan (%) 0-5 5-8 8-12 12-16 5.0 3.7 2.5 1.3 3.7 2.5 2.0 1.0 2.5 2.0 1.5 1.0 2.0 1.3 1.0 0.8 1.3 0.8 0.4 1.0 0.6 0.3 0.8 0.4 0.2 0.5 0.3 0.1 41 Lama pemberian air, T (jam) T = d / d : kedalaman air total yang diberikan, mm I : laju pemberian, mm/jam Kapasitas sistem sprinkler I Q = 2. 78 Ad fte Q: kapasitas debit pompa (lt/det) A: luas areal yang akan diairi (hektar) d: kedalaman pemakaian air neto (mm) f: jumlah hari untuk 1 kali irigasi (periode atau lama irigasi) (hari) T: jumlah jam operasi aktual per hari (jam/hari) E : efisiensi irigasi 42 21
Contoh: Tentukan kapasitas sistem irigasi curah untuk mengairi 16 hektar tanaman jagung. Laju konsumsi air rencana (evapotranspirasi tanaman) = 5 mm/hari. Lengas tanah yang digantikan di daerah perakaran pada setiap irigasi = 6 cm. Efisiensi irigasi 70%. Periode (lamanya) irigasi adalah 10 hari, dengan selang irigasi 12 hari. Sistem ini dioperasikan untuk 20 jam operasi per hari. Penyelesaian : Diketahui A = 16, f = 10, T = 20, d = 6, E = 0,7 Kapasitas sistem Q = 2,78 x (A x d)/(f x T x E) = 2,78 x (16 x 60)/(10 x 20 x 0,7) = 19 lt/det. 43 HIDROLIKA IRIGASI CURAH HIDROLIKA NOZLE Debit Sprinkler : o q = Kd H q: debit sprinkler (l/menit) Kd: koefisien debit nozel sesuai dengan peralatan yang digunakan H: head operasi sprinkler (m) o Toricelli : q = C.a 2g.h q: debit nozzle (m 3 /det) a: luas penampang nozzle atau orifice (m 2 ) h: head tekanan pada nozzle (m); g: gravitasi (m/det 2 ) C: koefisien debit yang merupakan fungsi dari gesekan dan kehilangan energi kontraksi (C untuk nozzle yang baik berkisar antara 0,95-0,96). 44 22
Indeks pemecahan air h = (10q) P d 0.4 P d : indeks pemecahan air h: head tekanan pada nozzle (m) q: debit sprinkler (lt/det). Jika P d < 2, kondisi ukuran jatuhan termasuk baik P d = 4, kondisi ukuran jatuhan terbaik P d > 4, tekanan banyak yang hilang percuma 45 HIDROLIKA ALIRAN DALAM PIPA o Kehilangan head karena gesekan Hazen-William C: koefisien gesekan pipa L: panjang pipa (m) D: diameter dalam pipa (m) h f : kehilangan head (m) Q : debit aliran (m 3 /detik) 10,684. Q = C 1,85. D 4, 1,85 h f 87 L 1,9 Scobey (1930) KsLQ 6 H f = (4,10 x10 ) 4,9 D H f : kehilangan tekanan karena gesekan (m) K s : koefisien Scobey, L: panjang pipa (m) Q: debit pipa (lt/det) D: diameter dalam (mm). Nilai Ks = 0.40 untuk pipa besi dan alumunium dengan coupler; 0.42 untuk pipa galvanis dengan coupler 46 23
Jenis pipa Koefisien Kehalusan C Pipa besi cor, baru 130 Pipa besi cor, tua 100 Pipa baja, baru 120 ~ 130 Pipa baja, tua 80 ~ 100 Pipa dengan lapisan semen 130 ~ 140 Pipa dengan lapisan asphalt 130 ~ 140 Pipa PVC 140 ~ 150 Pipa besi galvanis 110 ~ 120 Pipa beton (baru, bersih) 120 ~ 130 Pipa beton (lama) 105 ~ 110 Alumunium 135 ~ 140 Pipa bambu (betung, wulung, tali) 70 ~ 90 47 Kehilangan tekanan karena gesekan dari pipa alumunium Nominal diameter luar Lt/det ft 3 /de t 102 mm (4 in) 127 mm (5 in) 152 mm (6 in) 202 mm (8 in) 254 mm (10 in) G NG G NG G NG G NG G NG Kehilangan tekanan (m/100 m atau ft/100 ft) 10 0,35 1,88 1,80 0,65 0,62 0,27 0,26 0,07 0,07 15 0,52 4,07 3,86 1,40 1,31 0,59 0,55 0,15 0,14 20 0,71 6,94 6,57 2,41 2,26 1,01 0,94 0,26 0,24 0,09 0,09 30 1,06 14,86 14,02 5,16 4,82 2,18 2,01 0,57 0,52 0,20 0,18 40 1,41 8,87 8,26 3,74 3,45 0,98 0,89 0,35 0,31 50 1,77 5,71 5,25 1,50 1,35 0,54 0,48 75 2,65 12,24 11,23 3,24 2,92 1,16 1,03 100 3,53 5,57 5,00 2,01 1,77 125 4,41 8,54 7,65 3,08 2,71 150 5,30 12,02 10,74 4,35 3,82 Pipa 6 m, tambahkan 10 % untuk G dan 7 % untuk NG Pipa 12 m, kurangkan 5 % untuk G dan 4 % untuk NG G : berpintu, NG : tanpa pintu 48 24
Kehilangan tekanan karena gesekan dari pipa PVC Nominal diameter (iron pipe size ; Standar ratio diameter : 21) Debit 101,6 mm (4 in) 127,0 mm (5 in) 154,2 mm (6 in) 203,2 mm (8 in) 254,0 mm (10 in) 304,8 mm (12 in) Lt/det ft 3 /det Kehilangan tekanan (m/100 m atau ft/100 ft) 6,0 0,21 0,48 0,17 0,07 8,0 0,29 0,82 0,29 0,12 10,0 0,35 1,24 0,44 0,19 0,05 15,0 0,53 2,62 0,94 0,40 0,11 0,04 20,0 0,71 4,47 1,60 0,68 0,19 0,06 0,03 25,0 0,88 6,75 2,42 1,08 0,28 0,10 0,04 30,0 1,06 9,46 3,39 1,44 0,40 0,14 0,06 40,0 1,41 5,77 2,45 0,68 0,23 0,10 50,0 1,77 8,72 3,71 1,02 0,35 0,15 60,0 2,12 12,23 5,20 1,43 0,49 0,21 80,0 2,82 8,86 2,44 0,84 0,36 100,0 3,53 3,69 1,26 0,55 150,0 5,30 7,82 2,67 1,17 200,0 7,06 4,56 1,99 250,0 8,83 6,89 3,00 300,0 10,59 9,66 4,21 350,0 12,36 12,85 5,60 49 Contoh : Hitung kehilangan tekanan (head) karena gesekan pada pipa besi (baru) berdiameter 10 cm, panjang 120 m jika air mengalir dengan debit 10 liter/detik. Penyelesaian: Dari Tabel, C untuk pipa besi baru = 130 Menggunakan rumus : 1,85 h = 10,684(0,01) f 1,85 4, 130 (0,1) 87 L = 0,019 x 120 m = 2,3 m 50 25
Persamaan lain utk menghitung kehilangan head karena gesekan pada pipa plastik o Untuk pipa kecil (< 125 mm) o Untuk pipa besar ( 125 mm) 7 J = 7,89 10 ( Q 1,75 7 J = 9,58 10 ( Q 1,83 / D / D 4,75 ) 4,83 ) otanpa outlet hf = J (L /100 ) o Dengan multi outlet yang berjarak seragam hf = J F (L /100) o Untuk sambungan 4 hl = Kr 8,26 10 ( Q J: gradien kehilangan head (m/100 m) hf: kehilangan head akibat gesekan (m) hl: kehilangan head akibat adanya katup dan sambungan (m) Q: debit sistem(l/det), D: diameter dalam pipa (mm) F: koefesien reduksi Kr: koefesien resistansi L: panjang pipa (m). 2 / D 4 ) 51 Kehilangan head akibat gesekan untuk pipa PVC 52 26
Koefisien reduksi (F) untuk pipa multi outlet Jumlah F Jumlah F Outlet Ujung 1) Tengah 2) Outlet Ujung 1) Tengah 2) 1 1,00 1,00 8 0,42 0,38 2 0,64 0,52 9 0,41 0,37 3 0,54 0,44 10-11 0,40 0,37 4 0,49 0,41 12-15 0,39 0,37 5 0,46 0,40 16-20 0,38 0,36 6 0,44 0,39 21-30 0,37 0,36 7 0,43 0,38 30 0,36 0,36 1) Sprinkler pertama berjarak 1 interval dari pipa utama 2) Sprinkler pertama berjarak 1/2 interval dari pipa utama 53 Koefisien resistansi, Kr, untuk pipa plastik dan alumunium Nominal diameter, in Fitting/katup 2 3 4 5 6 8 10 12 Coupler : - ABC 1,2 0,8 0,4 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 - Hook-latch 0,6 0,4 0,3 0,2 0,2 - Ring-lock 0,2 Elbow : - Radius besar 0,4 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 - Radius kecil 0,8 0,7 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5 Tee : - Hidran 1,6 0,6 0,5 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 - Side outlet 0,8 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,8 - Line flow 2,4 0,7 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 - Side inlet 1,9 1,7 1,5 1,4 1,2 1,1 1,1 Katup : - Butterfly 1,2 1,2 1,1 1,0 0,8 0,6 0,5 0,5 - Plate 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 - Check 2,2 2,0 1,8 1,5 1,5 1,3 1,2 1,1 - Hidran 8,0 7,5 7,0 6,7 Strainer 1,5 1,3 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 54 27
Distribusi debit sepanjang pipa lateral Q = Pin x Pend x Pe x 100 Q: perbedaan debit sprinkler sepanjang lateral (%) Pin: tekanan pada inlet/pangkal lateral (m) Pend: tekanan pada outlet/ujung lateral (m) Pe: tekanan rata-rata pada sprinkler (m) x: eksponen debit sprinkler 55 Diameter pipa ditentukan berdasarkan kehilangan tekanan yang diijinkan Penentuan diameter pipa pada berbagai debit dan panjang pipa Panjang pipa (m) Debit (m 3 < 250 250-500 /jam) Diameter pipa (mm) > 500 5 50 50 10 75 75 25 75 75 50 100 100 60 100 125 150 70 100 125 150 80 125 150 150 56 28
Pedoman (Rule of thumb) : o Variasi debit sepanjang lateral maks 10% o Kehilangan head pada sub unit ( Ps) dibatasi tidak lebih dari 20% dari tekanan operasi rata-rata sistem o Kehilangan head (hf) pada lateral Hl o Pada manifold (pembagi) kehilangan headnya (hf) Hm o Kehilangan tekanan karena gesekan di pipa utama maksimum sebesar 0.41 m/10 m o Tekanan inlet lateral yang tertinggi diambil sebagai outlet manifold pada sub unit. 57 Ps Hl = 20% x Ha = 0,55 Ps ± Z lateral Hm = 0,45 Ps ± Z manifold Ps: kehilangan head yang diijinkan pada sub-unit (m) Hl: kehilangan head yang diijinkan pada lateral (m) Ha: tekanan operasi rata-rata sprinkler (m) Hm: kehilangan head yang diijinkan pada manifold (m) Z lateral: perbedaan elevasi sepanjang lateral (m) Z manifold: perbedaan elevasi sepanjang manifold (m) -: elevasi menurun, +: elevasi menaik 58 29
Tekanan operasi rata-rata (Ha, m) : Ha = Ho + 0,25 Hf + 0,4 He Ho: tekanan operasi di nozzle terjauh (m) Hf: kehilangan tekanan karena gesekan (m) He: perbedaan ketinggian maksimum antara pangkal dan ujung lateral (m). Tekanan pada pangkal lateral (Hn, m): Hn = Ha + 0,75 Hf ± 0,6He + Hr Hr: tinggi pipa riser (m) Nilai H e akan positif apabila lateral terletak menaik lereng dan negatif apabila menuruni lereng 59 TEKANAN POMPA Tergantung : otekanan yang disarankan pada sprinkler o Kehilangan tekanan di pipa utama dan lateral, o Perubahan elevasi lahan 60 30
Persamaan lain: H t = H n + H m + H j + H s H t : total tekanan rencana yang diperlukan pompa untuk bekerja=tdh (m) H n : maksimum tekanan yang diperlukan pada pipa utama untuk menggerakan sprinkler pada lateral dengan tekanan operasional tertentu, termasuk tinggi raiser (m) H m : maksimum energi hilang karena gesekan pada pipa utama, tinggi hisap dan NPSH (net positive suction head) pompa (m) H j : beda elevasi antara pompa dengan titik sambung lateral dengan pipa utama (m) H s : beda elevasi antara pompa dengan muka air sesudah drawdown (m). 61 Tenaga pompa : Q TDH BHP = C Ep BHP: tenaga penggerak (kw) Q: debit pemompaan (l/detik) TDH: total dynamic head (m) C: faktor konversi sebesar 102,0, Ep: efisiensi pemompaan 62 31
RANCANGBANGUN IRIGASI CURAH PROSEDUR YANG DISARANKAN : 1. Kumpulkan informasi/data mengenai tanah, topografi, sumber air, sumber tenaga, jenis tanaman yang akan di tanam dan rencana jadwal tanam 2. Penentuan kebutuhan air irigasi : a) Prediksi jumlah atau kedalaman air irigasi yang diperlukan pada setiap pemberian air b) Tentukan kebutuhan air irigasi: puncak, harian, musiman atau tahunan c) Tentukan frekuensi atau interval irigasi d) Tentukan kapasitas sistem yang diperlukan e) Tentukan laju pemberian air yang optimal 63 3. Desain sistem : a) Tentukan spasi, debit, ukuran nozle dan tekanan operasi dari sprinkler pada kondisi laju pemberian air yang optimal serta jumlah sprinkler yang dioperasikan secara bersamaan b) Desain tata-letak dari sistem yang terbaik yang memenuhi (a) Tata Letak Lateral Tergantung: - Jumlah sprinkler - Lateral yg dibutuhkan - Topografi - Kondisi angin - Jumlah sprinkler N n = Q s /q a N n : Jumlah sprinkler minimum yang dioperasikan secara simultan Q s : kapasitas debit total dari sistem, l/det q a : debit sprinkler rata-rata, l/det 64 32
Ukuran nozzle mm - Spasi sprinkler Tekanan Rata-rata kpa Debit Lt/det Diameter efektif D m Kecepatan angin, m/det 0-5 2-7 5-9 7-11 3,18 x 2,38 240 0,20 20 12 11 10 9 3,57 x 2,58 260 0,26 21 13 12 10 9 3,97 x 3,18 280 0,38 24 14 13 12 10 4,37 x 3,18 290 0,43 25 16 13 12 10 4,76 x 3,18 310 0,49 27 16 15 13 11 5,16 x 3,18 325 0,57 28 17 15 13 12 5,56 x 3,18 340 0,63 29 17 16 14 12 6,35 x 4,78 410 1,08 34 20 18 16 14 7,14 x 4,78 450 1,35 35 22 20 17 15 7,94 x 4,78 455 1,58 37 22 20 18 16 8,73 x 4,78 480 1,89 38 23 21 18 16 9,53 x 4,78 520 2,18 39 23 21 19 16 9,53 x 6,35 520 2,73 44 27 24 21 19 11,11 x 6,35 550 3,46 50 31 27 24 21 12,70 x 6,35 550 4,06 53 32 29 26 23 14,26 x 6,35 620 5,24 57 34 31 27 24 15,88 x 6,35 620 6,12 60 36 32 29 25 65 - Jumlah lateral yang dioperasikan secara simultan Tergantung: o Jumlah sprinkler minimum yang dioperasikan secara simultan, atau o Jumlah lateral yang dipindahkan per hari dan lama pemberian air setiap kali pemberian - Pengaruh topografi o Variasi tekanan di lateral karena gesekan dan beda elevasi harus < 20 % dari tekanan operasi rencana, Pa o Panjang lateral dibatasi oleh variasi tekanan yang diperkenankan o Peletakan lateral menaiki bukit harus dihindari o Lateral yang menurun akan meningkatkan tekanan, shg dapat lebih panjang 66 33
- Jumlah lateral yang dioperasikan secara simultan Tergantung: o Jumlah sprinkler minimum yang dioperasikan secara simultan, atau o Jumlah lateral yang dipindahkan per hari dan lama pemberian air setiap kali pemberian 67 - Pengaruh topografi o Variasi tekanan di lateral karena gesekan dan beda elevasi harus < 20 % dari tekanan operasi rencana, Pa o Panjang lateral dibatasi oleh variasi tekanan yang diperkenankan o Peletakan lateral menaiki bukit harus dihindari o Lateral yang menurun akan meningkatkan tekanan, shg dapat lebih panjang o Tanaman dalam baris menurut kontur hand-move atau solid o System Lahan berteras lateral dapat paralel dan menurun 68 34
69 - Pengaruh angin Arah lateral tegaklurus dari arah angin Tata Letak Pipa Utama dan Stasiun Pompa o Pipa utama atau subutama/manifold diletakan searah lereng (menaik atau menurun) o Jika lateral diletakan menuruni bukit, maka pipa utama diletakan disepanjang punggung bukit o Pipa utama diletakan sedemikian rupa sehingga pipa lateral dapat dipindah-pindah secara split line o Stasiun pompa diusahakan diletakan dititik pusat dari areal rencana o Kadang-kadang diperlukan pompa kedua (booster pump)untuk meningkatkan tekanan 70 35
71 c) Bila diperlukan lakukan penyesuaian (adjusment) dari (2) dan (3a) d) Tentukan ukuran (diameter) dan tekanan pipa lateral e) Tentukan ukuran (diameter) dan tekanan pipa utama 4. Penentuan pompa : a) Tentukan total tenaga dinamik (TDH) yang diperlukan b) Tentukan pompa yang sesuai dengan debit dan TDH yang diperlukan 72 36
FAKTOR DESAIN 73 74 37
Tentukan rancang bangun sistim irigasi sprinkler berpindah untuk lahan seluas 16.2 ha. Laju pemberian maksimum = 15 mm/jam, laju pemberian 58 mm selama 8.1 hari atau seluas 2 ha per hari. Kecepatan angin = 6.7 km/jam, Ha = 276 kpa, Hj = 1,0 m, He = 0,6 m, Hs = 5.0 m, Hr = 0.8 m, NPSH = 2.0 m, Sl = 12 m dan Sm = 18 m. Variasi tekanan di lateral yang diijinkan = 20 % dari tekanan rata-rata. Sumur terletak di tengah lahan. 75 Penyelesaian: Tata letak dari sprinkler, lateral dan pipa utama adalah seperti berikut 76 38
Asumsi bahwa sprinkler pertama berjarak 12 m dari pipa utama, maka jumlah sprinkler per lateral = (201.2 12)/12 = 15,8, dibulatkan menjadi 16 buah Asumsi bahwa lateral pertama berjarak 12 m dari sisi, maka jumlah lateral = (402,5 12)/18 = 21,7, dibulatkan menjadi 22 buah. (1) Jumlah lateral yang beroperasi per hari : (2,0 ha x 10000 m 2 /ha)/(16 x 12 m x 18 m) = 5,8, dibulatkan menjadi 6 buah lateral Untuk menekan jumlah lateral yang dipindahkan, maka dapat dipilih 2 buah lateral yang beroperasi bersamaan dan dipindahkan 3 kali per hari 77 (2) Sprinkler : Debit per sprinkler Q = (12 m x 18 m x 15 mm/hr x 10000 cm 2 /m 2 )/(10 mm/cm x 100 cm 3 /lt x 3600 det/jam) = 0.9 lt/det Debit per lateral = 16 x 0.9 = 14.4 lt/det Debit per operasi = kapasitas sistem = 2 x 14.4 = 28.8 lt/det Dari Tabel dengan Ha= 276 kpa dan debit 0,9 lt/det, sprinkler yang sesuai adalah yang berukuran 6.35 mm x 3, 97 mm dengan diameter pembahasan 31 m. Kecepatan angin 6 km/jam : diameter pembasahan sprinkler sepanjang lateral = 12/0.45 = 27 m diameter pembahasan sprinkler antar lateral = 18/0.69 = 30 m Keduanya < 31 m, maka sprinkler dapat digunakan 78 39
(3) Pipa lateral dan utama Kehilangan tekanan di lateral yang diijinkan = 0.20 x 276 = 55.2 kpa = 55.2/9.8 = 5.6 m Kehilangan tekanan karena gesekan saja = 5.6 He = 5.6 0.6 = 5.0 m Kehilangan tekanan di pipa utama yang diijinkan = 0.41/10 x 189 = 7.7 m Hitung kehilangan tekanan pada pipa lateral (192 m) dan pipa utama (189 m) untuk pipa 76.2 mm, 101.6 mm dan 127.0 mm. Nilai F untuk 16 sprinkler = 0.38 Diameter (mm) 76.2 101.6 127.0 Kehilangan tekanan karena gesekan (m) Lateral Hf x F 13.5 3.2 1.0 Utama 35.0 8.2 2.7 79 Dipilih pipa lateral yang berdiameter 101.6 mm (3.2 m < 5.0 m) dan pipa utama yang berdiameter 127.0 mm (2.7 < 7.7) (4) Tekanan yang diperlukan pada pangkal lateral terjauh Hn = (276/9.8) + 0.75(3.2) + 0.6(0.6) + 0.8 = 31.8 m (5) Kapasitas pompa Ht = 31.8 + 2.0 + 2.7 + 1.0 + 5.0 = 42.5 m 80 40